[发明专利]一种高机动目标运动补偿方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种目标运动补偿方法，尤其一种高机动目标运动补偿方法及系统，属于雷达技术领域。

背景技术

雷达对运动目标进行探测时，回波信号会产生多普勒频率。若目标相对雷达匀速运动，产生的多普勒频率是一个不随时间变化的固定值。实际中，目标相对于雷达通常是非匀速运动的，此时目标相对雷达的运动具有加速度，或者加加速度等高阶的运动变化量。由这些高阶运动变化量引起的多普勒频率不再是一个固定值，而是随时间变化的变量。这种由目标机动引起的多普勒频率随时间变化的特性对某些雷达功能的实现，如长时间相干积累，微动特征提取等是不利的。因此，需要对机动目标进行运动补偿。

在运动补偿领域，目前已有的方法如Chirp-Fourier变换是对目标的运动参数进行估计，从而进行运动补偿。利用这种方法进行运动补偿时需要提前假设目标的运动模型。当目标加速度恒定时，多普勒随时间呈线性变化，雷达回波信号具有线性调频的特点，符合Chirp-Fourier变换假设的运动模型，因此利用这种方法可以取得较好的补偿效果。当目标加速度随时间变化时，目标整体运动引起的多普勒是随时间变化的曲线，对于这类存在高阶运动分量的运动补偿，Chirp-Fourier变换等方法不再适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于经验模态分解的高机动目标运动补偿方法，以消除机动目标的整体平动带来的时变多普勒调制现象。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高机动目标运动补偿方法，具体包括以下步骤：

步骤1：采集目标的慢时间回波信号，对所述慢时间回波信号进行变换处理，得到慢时间回波信号的时频分布；

步骤2：根据慢时间回波信号的时频分布，得到时频分布中的频率最大值对应的位置值，进而得到时频分布的多个位置值；

步骤3：根据时频分布中的多个位置值，计算得到目标的瞬时多普勒频率值；

步骤4：对瞬时多普勒频率值进行经验模态分解，得到分解结果，利用分解结果估计目标整体平动的多普勒频率；

步骤5：利用目标整体平动的多普勒频率计算得到目标整体平动的瞬时相位值和目标平动的补偿量；

步骤6：根据目标整体平动的补偿量对慢时间回波信号进行整体平动补偿，得到平动补偿后的信号，结束。

本发明的有益效果是：本发明可消除机动目标的整体平动带来的时变多普勒调制现象，可用于对高机动目标的整体平动进行运动补偿。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1：对目标的瞬时多普勒频率值进行经验模态分解，得到一个余项和多个本征模函数；

步骤4.2：将余项作为目标整体平动的多普勒频率的估计，得到目标整体平动的多普勒频率。

进一步，所述步骤5具体包括以下步骤：

步骤5.1：利用目标整体平动的多普勒频率计算得到目标整体平动的瞬时相位值；

步骤5.2：根据目标整体平动的瞬时相位值，计算得到目标平动的补偿量。

进一步，所述步骤1中对所述慢时间回波信号进行变换处理采用短时傅里叶变换，得到慢时间回波信号的时频分布。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高机动目标运动补偿系统，包括采集模块、位置值模块、多普勒估计模块、分解模块、补偿量模块和平动补偿模块；

所述采集模块用于采集目标的慢时间回波信号，对所述慢时间回波信号进行变换处理，得到慢时间回波信号的时频分布；

所述位置值模块用于根据慢时间回波信号的时频分布，得到时频分布中的频率最大值对应的位置值，进而得到时频分布的多个位置值；

所述多普勒估计模块用于根据时频分布中的多个位置值，计算得到目标的瞬时多普勒频率值；

所述分解模块用于对瞬时多普勒频率值进行经验模态分解，得到分解结果，利用分解结果估计目标整体平动的多普勒频率；

所述补偿量模块用于利用目标整体平动的多普勒频率计算得到目标整体平动的瞬时相位值和目标平动的补偿量；

所述平动补偿模块用于根据目标整体平动的补偿量对慢时间回波信号进行整体平动补偿，得到平动补偿后的信号。

本发明的有益效果是：本发明可消除机动目标的整体平动带来的时变多普勒调制现象，可用于对高机动目标的整体平动进行运动补偿。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述分解模块包括模态分解模块和平动估计模块；